Windenergie en CO2–uitstoot in Ierland

Lessen voor de Nederlandse ambities. Algemeen wordt aangenomen dat een verhoogde inzet van windenergie voor elektriciteitsopwekking leidt tot een vermindering van het verbruik van fossiele brandstoffen en (dus) tot een reductie van de uitstoot van CO2. Dat lijkt een volstrekt logische gedachtegang. De praktijk wijst echter uit dat dit niet het geval is. Dus waarom gaan we dan toch met windenergie door?

Aan de hand van praktijkervaring in Ierland legt Fred Udo uit hoe de vork in de steel zit.

1. Inleiding

Het rendement van windmolens is eind 2014 het onderwerp geweest van een discussie tussen de vaste commissie voor economische zaken en minister Kamp.

De vragen aan de minister betroffen het rendement van inpassing van windenergie in het bestaande elektriciteitsnet op een schaal als voorzien in het energieakkoord (6 GW op land en 4,5 GW op zee). De vragen waren gebaseerd op een artikel van vijf auteurs over dit onderwerp. Het artikel stelt op grond van resultaten behaald in de praktijk in 3 verschillende landen, dat het rendement veel lager is dan de verwachting uitgesproken door de windindustrie (1).

Het enigszins hilarische antwoord van de minister was:

Praktijkmetingen zijn niet geschikt, men moet modelberekeningen doen.

Hierop schreven dezelfde auteurs een uitvoerig antwoord op deze brief. De inhoud van dit antwoord wordt weergegeven in een blog getiteld “Hoe de minister water kookt” (2).

Het antwoord eindigt met een uitvoerig citaat uit de ministeriële brief:

"Net als in eerdere publicaties en bijdragen van de schrijvers van de notitie worden ook in de onderhavige notitie op basis van bronmateriaal dat daar niet voor geschikt is zeer negatieve conclusies getrokken over de bijdrage van windenergie aan het behalen van de doelstellingen op het gebied van duurzame energie en CO2–reductie. Ik onderschrijf deze conclusies niet en zie hierin dan ook geen enkele aanleiding tot het bijstellen van mijn beleid.

(Zie ook: Verduistering in de praktijk. )

Onderbouwing van deze conclusie werd niet gegeven. De berichten over het doordrukken van windturbines op land en het onverdroten doorgaan met wind op zee laten zien, dat het groene geloof nog steeds heerst in de ambtelijke burelen.

In het citaat wordt gesteld, dat praktijkervaring niet geschikt zou zijn om conclusies te trekken over het nut van windenergie. Is er misschien nog ander materiaal, dat zo overtuigend is, dat zelfs de ambtenaren/propagandisten van windenergie moeite zullen hebben om de botte ontkenning van de werkelijkheid vol te houden? Hiervoor gaan wij net als in 2011 (3) naar Ierland.

2. Het Ierse stroomdistributienet

Het Ierse elektriciteitsnet is een factor 5 kleiner dan het Nederlandse en had tot eind 2012 vrijwel geen verbindingen met de buitenwereld.

Hieronder een tabel met de karakteristieken van beide systemen.

Verder heeft Ierland nog 2% waterkracht en een gepompte waterkrachtcentrale van 250 MW om overtollige stroom op te slaan. Deze stroom wordt met een rendement van 75% weer teruggevoerd naar het net. Het bovenstaande laat zien, dat het Ierse stroomnet beter in staat is om grote hoeveelheden windstroom op te nemen, dan het Nederlandse net.

In de periode 2010-2014 werd in Ierland 1,4 miljard euro uitgegeven aan 835 MW windvermogen. Er staat nu ruim 2 GW aan windvermogen in Ierland, dus dit komt via de schaalfactor vijf overeen met de geplande hoeveelheid windenergie in Nederland. Verder werd 0,6 miljard uitgegeven aan een 500 MW hoogspanning verbinding naar Engeland. De hoogspanningsverbinding wordt overdag gebruikt om stroom te importeren en gedurende de daluren om overtollige windstroom te exporteren (4).

3. Het brandstofverbruik, een goed bewaard geheim

In principe kan het rendement van inpassing van windstroom in bestaande distributienetten nauwkeurig gemeten worden door het volgen van het brandstofverbruik van de betrokken centrales. Het probleem is, dat deze gegevens niet beschikbaar zijn in het publieke domein, zodat men zijn toevlucht zoekt in modelberekeningen die gebaseerd zijn op de statische karakteristieken van de generatoreenheden. Hierbij worden dynamische effecten als gevolg van het regelen van de generatoren en spinning reserves meestal verwaarloosd.

De gepubliceerde gegevens over de CO2–uitstoot in het Ierse distributienet zijn hier een goed voorbeeld van. De Ierse netautoriteit Eirgrid publiceert elke 15 minuten de totale vraag, de productie van wind energie en de berekende CO2–uitstoot (5).

Toch was het mogelijk om met deze gegevens te laten zien, dat door de afwezigheid van waterkracht in april 2011 het rendement van het bijvoegen van windenergie in het net minder dan 40% was. Anders geformuleerd: Zestig procent van de geproduceerde windenergie bespaarde geen brandstof (6). Over heel 2011 is dit getal teruggedrongen naar dertig procent onder andere door hernieuwde beschikbaarheid van waterkracht. Wheatley (7) bewees met gedetailleerde uitvoergegevens van generatoren, dat in heel 2011 de CO2–vermindering 70% van de verwachte waarde bedroeg. Een bevestiging van dit effect is gegeven door de SEAI zelf (8).

De SEAI rapporteert, dat in 2012 door het bijvoegen van 16% windstroom het rendement van de bestaande centrales met 7% verlaagd werd. Verwaarlozen wij andere bijdragen in het brandstofmengsel, dan staat hier, dat 84% van de stroom geleverd werd door fossiele brandstof met een rendement dat 7% lager is, dan wanneer het systeem alles zou leveren. Het brandstofverbruik (CO2–uitstoot) is dus 1,07 x 84% = 90% van het brandstofverbruik zonder wind. De brandstofvermindering is dus 10% voor een bijdrage van 16% wind. Het rendement van inpassing van 16% windstroom in het net is dus 10/16 = 0,63. Dit resultaat is in goede overeenstemming met de resultaten in de referenties (6) en (7). Het brandstofrendement zal snel verminderen met toenemende windbijdrage.

Dit roept twee vragen op:
A. Hoe goed benaderen de resultaten van de Eirgrid berekeningen de werkelijke CO2-uitstoot?
B. Hebben de investeringen tot een aanzienlijke brandstofbesparing geleid?

Alle cijfers in dit artikel zijn afkomstig uit de websites van Eirgrid en SEAI (Sustainable Energy Authority of Ireland).

4. De CO2–uitstoot berekend uit het primaire brandstofverbruik

Het totale brandstofverbruik en de samenstelling van het brandstofmengsel voor de opwekking van elektriciteit staan in de jaarverslagen van de SEAI. Uit deze rapporten halen wij de samenstelling van het brandstofmengsel, het totale brandstofverbruik en de totale elektriciteitsproductie van Ierland. Uit deze gegevens kan de CO2–uitstoot per kilowattuur worden afgeleid.

Bijlage 1 berekent de CO2–uitstoot uit het totale brandstofverbruik voor de Ierse elektriciteitsproductie in 2006.

De berekening is uitgevoerd voor de jaren 2006 tot en met 2013 en de resultaten zijn de 'SEAI Fuel inputs' in grafiek 1.

Deze resultaten vergelijken wij voor elk jaar in de periode 2006-2013 met de getallen gegeven door de SEAI.

De Europese regel is om de CO2–uitstoot van ingevoerde stroom toe te schrijven aan het land van herkomst, zodat officiële cijfers voor de CO2–uitstoot geen bijdrage voor de invoer bevatten. In dit artikel worden de importen van stroom dus niet meegerekend.

Figuur 1 toont de vergelijking van de twee sets gegevens.

De resultaten van de twee methoden zijn vrijwel identiek, dus de SEAI getallen zijn waarschijnlijk op dezelfde manier verkregen.

In de periode voor 2010 daalt de CO2–uitstoot geleidelijk door het vergroten van het aandeel gas in het brandstofmengsel. De dip in 2011 wordt door SEAI verklaard als zijnde het gevolg van de ingebruikname van twee nieuwe gascentrales in 2010, die in de volgende jaren weinig gebruikt zijn als gevolg van de beschikbaarheid van goedkope steenkool ....

Let wel: Grafiek 1 toont de CO2–uitstoot, die rechtstreeks is afgeleid van de hoeveelheid verstookte brandstof.

5. De vergelijking met de gegevens van Eirgrid

Bijlage 2 toont de resultaten verkregen uit de 15 minuten gegevens van Eirgrid. De gegevens zijn gesommeerd over de jaren 2010 tot en met 2014 en gecorrigeerd voor de stroom im– en exporten.

De berekende CO2–emissie intensiteiten kunnen nu worden vergeleken met de gegevens uit brandstof verbruik voor de periode 2010 tot 2014.

Figuur 2 toont de vergelijking tussen berekening (de 'EIRGRID 15' data) en het werkelijke brandstofgebruik (de 'SEAI data' en de 'SEAI Fuel inputs').

Noot 1
De brandstof gegevens voor 2014 zijn nog niet gepubliceerd, maar de Eirgrid 15 minuten data geven aan dat de CO2–uitstoot over 2014 hoger is dan in 2013. Het laatste SAEI Fuel input punt is 520g/kWh, geëxtrapoleerd met behulp van de berekende EIRGRID data. Dit houdt in, dat de prestaties van de Ierse stroomproductie tussen 2010 en 2014 nauwelijks zijn verbeterd. In 2011 was de uitstoot lager dan in de volgende jaren ondanks het extra windvermogen en de nieuwe verbinding met Engeland.

Noot 2
De energie–inhoud van wind turbines maakt, dat de CO2–intensiteit van het hele net met 10 g/kWh verhoogd moet worden als de windbijdrage 20% is (zie bijlage 3).

6. Conclusies

Het effect van deze investering wordt geheel teniet gedaan door een lichte toename van het gebruik van steenkool in het brandstofmengsel, omdat gas in de afgelopen jaren duur is geworden. De prestaties van het systeem in 2011 tonen duidelijk aan, dat het systeem minder CO2–uitstoot zonder de extra windmolens en zonder de E–W koppeling, maar met de nieuwe STEG–gas–centrales.

De E–W koppeling wordt nu nog gebruikt om windenergie te exporteren naar het Verenigd Koninkrijk. Dit zal steeds problematischer worden, want het Verenigd Koninkrijk zet ook in op verhoging van de productie van windenergie. De windsterkte in Ierland en het Verenigd Koninkrijk is sterk gecorreleerd in de tijd.

Hernieuwbare energiebronnen worden altijd beschreven als CO2–vrij, maar windmolens en houtpellets zijn verre van CO2–vrij. Bijlage 3 geeft enkele gegevens voor windmolens. Een recente publicatie van het KNAW zet grote vraagtekens bij de rol van biobrandstoffen in het reduceren van de CO2–uitstoot. De werkelijkheid is dus slechter dan grafiek 2 weergeeft.

Deze wanprestatie van de "vergroening" van de elektriciteitsvoorziening komt bovenop de enorme sociale en economische kosten van de verrommeling van het landschap met duizenden roterende monsters van 160 meter hoog.

Ierland heeft het punt bereikt, waar windenergie is verworden tot een sociale en economische last voor de samenleving. Verdere uitbreiding van windenergie zal de zakken van de eigenaren van de windturbines verder vullen en zal er alleen toe dienen de aanhangers van de groene kerk tevreden te stellen.

Het Nederlandse energie–akkoord streeft hetzelfde doel na. Hierbij moet worden opgemerkt, dat het Nederlandse net vergelijkbaar is met het Ierse in April 2011 omdat wij geen waterkracht kunnen inzetten ter compensatie. De ervaringen met overtollige windstroom uit Duitsland doen het ergste vrezen voor 2020.

Aldus Fred Udo.

Voor bijlagen, noten en referenties zie hier.

Zie ook hier.

Voor mijn eerdere DDS–bijdragen zie hier.